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CATIA根底

CATIA参数化建模理念

时刻:2017-12-27 00:02:36   作者:   来历:   阅览:1028   谈论:0

1.CATIA参数化建模思路

1.1.逆向建模

    现阶段咱们是运用大坝的CAD二维图来画三维图,也便是说先有二维图,后有三维图;根据CATIA的逆向建模是先建模,再出二维图。

1.2.骨架规划

    在传统的三维规划包含两种规划办法:

①自下而上的规划办法是在规划初期将各个模型树立,在规划后期将各模型依照模型的相对方位联系拼装起来,自下向上规划更多运用于机械行业标准件规划拼装。

②自上而下规划的规划理念为先总体规划,后细化规划。

大坝骨架规划承了自上而下的规划理念,在大坝三维规划进程中,为了界说各修建物相对方位联系,骨架包含整个工程的要害定位,安置基准,界说各个修建物间相关的重要尺度,自上向下的传递规划数据,运用这种技能就可愈加有意图,标准地进行后续的工程规划。

1.3.参数化模板规划

一、参数化规划根本原理

    参数化规划根本原理:树立一组参数与一组图形或多组图形之间的对应联系,给出不同的参数,即可得到不同的结构图形。参数化规划的长处是对规划人员的初始规划要求低,无需准确绘图,只需勾绘草图,然后可经过恰当的束缚得到所需准确图形,便于修正、修正,能满意重复规划的需求。

① 参数(Parameter)是作为特征界说的 CATIA文档的一种特性。参数有值,能够用联系式(Relation)束缚。

② 联系式(relation)是智能特征的一般称谓,包含:公式(formulas)、规矩( rules)、查看(checks)和规划表(design tables)。

③ 公式(formulas)是用来界说一个参数怎么由其他参数核算出的。

④ 零件规划表:规划表是 Excel或文本表格,有一组参数。表格中的每列界说详细参数的一个或许的值。每行界说这组参数或许的装备。零件规划表是创立系列产品系列的最好办法,能够用来操控系列产品的尺度值和特征的激活状态,表格中的单元格一般选用标准办法,用户能够随时进行修正。

⑤ 装备(Configuration)是规划表中相关的参数组的一组值。

⑥ 超级副本(PowerCopy):超级副本是一组经过分组以用于不同上下文的特征(几许元素、公式、束缚等),它供给了在张贴时根据上下文从头指定特征的才干。超级副本可捕获规划者的规划意图和常识技能,因而能够进步重用性和功率。

⑦ 用户特征(UDF):在惯例规划作业中,常常会有相似相同的规划,仅仅规划所用数据不一样;关于这种状况,能够用数据表操控数据源,在需求某数据时,指定相应数据;将以上重用数据表规划进程封装成 UDF,并发布相应数据,到达重用规划的作用。

二、参数化模板规划首要技能特征

   参数化模板规划首要技能特征是:根据特征、全尺度束缚、尺度驱动规划修正、全数据相关。 

① 根据特征:将某些具有代表性的平面几许界说为特征,并将其一切尺度存为可调参数,然后构成实体,以此为根底进行更为杂乱的几许形体的结构。 

② 全尺度束缚:将形状和尺度联合起来考虑,经过束缚来完结对几许形状的操控。造型有必要以完好的尺度参数为起点(全束缚),不能漏注尺度(欠束缚),不能多注尺度(过束缚)。 

③ 尺度驱动规划修正:经过修正尺度数值来驱动几许形状的改动。

④ 全数据相关:尺度参数的修正导致其它相关模块的相关尺度得以更新。

大坝各剖面的草图都能够用参数和公式表达出来,公式中包含参数,将公式与草图边线的束缚相相关,到达参数经过公式驱动图形的意图。

    咱们将建好的大坝各部件的三维图保存为模板,模板是CATIA V5常识工程的一个功用。常识工程是将一些比方经历公式、剖析算法、优化核算、条件操控等智能常识打包到一个盒子中,只留出几个条件输入参数接口。规划人员在进行规划时,不需求关怀盒子中到底有哪些内容,而只需求知道方针模型所属的类型及承认方针模型详细细节的要害几个输入参数即可。调用模型时,经过输入参数,调用打包在模型内部的一系列核算公式及判别条件,主动进行一系列的内部运算与调整,快速生成契合用户想象的几许模型。

1.4.安装规划

    安装规划(Assembly Design)即产品的高效办理和安装,它供给了在安装环境下可由用户操控相相联系的规划才干,经过运用自上向下和自底向上的办法办理安装层次,可真实完结安装规划和单个零件规划之间的并行工程。安装规划经过运用图形化的指令树立机械规划束缚,能够直观便利的将零件放到指定方位。

1.5.二维图制造

    CATIA的二维工程图是由三维模型向各方向的投影视图以及相关辅佐视图组成的。其最大优势在于二维图能与三维规划模型相相关,即三维模型发作更改,二维图可即时更新,不用像其他CAD软件需求再从头制造二维图。

2.重力坝参数化建模

2.1.CATIA选项设置

    承认“常识选项卡(“东西” >“选项” >“惯例” >“参数和丈量”)中的“带值”和“带公式” 复选框。如图1 。

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图 1

   承认“显现”选项卡(“东西” >“选项” >“零件根底结构” >“显现”)中的“外部参阅”、“束缚”、“束缚”、“参数”、“联系”复选框。如图2所示

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图 2

2.2.参数和联系树立

① 树立参数:点击“常识工程”东西栏上的“f(x)”指令会呈现图3,挑选参数的类型,比方:“长度”,再点击“新类型参数”新建一个长度参数,并赋值。

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图 3

② 树立联系:联系是参数与图形衔接的桥梁,参数经过联系相关图形,以此来驱动图形。最常用的联系是公式,如图用上文树立的参数“长”经过公式来相关一条直线的长度。先在XY平面新建一个草图,画一条直线,用“束缚”东西栏中的“束缚”指令进行标示,如图4,,选定尺度标示单击右键,在“长度目标”下拉找到“修正公式”指令,如图5,单击后会弹出一个对话框,双击“’长’”即可将直线的长度与参数“长”相关,这样直线的长度将会等于参数“长”的值,如图6。

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图 4                                       图 5

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图 6

2.3.骨架规划

    重力坝的骨架可由“左(右)坝肩A(B)两点”、“衔接A、B两点的坝轴线和垂直于坝轴线”和“过A点的0+000.00桩地点的平面”这三部分组成。将这三部分作为骨架发布出去,以此作为整个工程的要害定位和安置根据。在CATIA环境下,假如规划变更牵扯到坝轴线方位的调整,无需从头定位操控点A、B,只需更改操控点A、B的坐标,或许直接移动坝轴线,就能完结对坝轴线的调整,完结规划变更,如图7。

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图 7

2.4.重力坝结构区分

   实际中的重力坝是一个非常杂乱的体型,假如不进行区分,一方面表现不出挡塘坝、溢流坝和内部廊道等结构彼此独立的特征。另一方面参数繁复,难以承认,表现不出参数化的特色和优势,所以在重力坝模型目标的规划中,首要要考虑怎么把杂乱的重力坝进行合理地拆分,使之构成多个简略的模型目标的组合。当把重力坝彻底笼统为若干个目标的集合时,咱们也就完结了对重力坝实体目标的区分。 

重力坝可简略的分为:挡塘坝段和溢流坝段两部分,当然也包含廊道、排水管和帷幕等部件。

2.4.1.挡塘坝段

① 树立参数:

    重力坝挡塘坝段的特征参数有“坝段开端桩号”、“坝段长度”、“坝顶宽度”、“坝顶高程”、“上游折坡高程”、“上游坡比”、“下流折坡高程”、“下流坡比”、“坝底高程”,用“f(x)”指令树立这些参数并赋值。

② 制造草图:

    以“过A点的0+000.00桩地点的平面”为基准平面,偏移一个平面,偏移长度为参数“坝段开端桩号”,在这个新平面上制造出挡塘坝段的典型剖面,并将上述参数与剖面进行相关,然后得到参数化的挡塘坝段剖面,如图8。

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图 8

    草图中的V和H坐标轴是尺度束缚的参照基准,只要草图中的图画相关于V、H轴的一切方位联系都承认后,该图形才干彻底束缚(无过束缚也不欠束缚)。

    “过束缚”是指一个元素被多个同一尺度标示,此刻过束缚的元素会显现“紫色”;“欠束缚”是是指一个元素未被尺度标示,此刻欠束缚的元素会显现“白色”,如图9。

    图形彻底束缚后,其尺度和方位联系才干协同改动,体系会直接将尺度束缚转化为体系参数。草图修正可经过修正体系参数直接驱动几许形状的改动,为三维参数驱动供给根底。

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图 9

    剖面草图制造完结后,将草图进行“凸台”得到一个坝段,凸台的长度用公式相关到参数“坝段长度”,如图10。现在能够经过更改那些特征参数即可驱动挡塘坝段的图形。如将参数“坝段长度”的值改为50mm(本次规划中份额为1:1000),更改参数后的图形如图11。

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图 10                                  图 11

2.4.2.溢流坝段

    重力坝溢流坝段剖面图形由顶部曲线段、中心直线段和反弧段三部分组成。

    溢流坝与挡塘坝相比较,有其本身的结构特色,它的草图结构要比挡塘坝杂乱了许多。挡塘坝典型剖面相对简略,能够运用草图作业台供给的绘图指令直接完结典型剖面草图的制造。而溢流坝则不同,它的典型剖面中包含下流反弧段和堰顶下流堰面曲线—WES幂曲线等杂乱的曲线,特别是WES幂曲线是不能经过草图作业台供给的绘图指令直接制造的。为确保WES幂曲线精准性,能够经过CATIA中规矩曲线进行制造。

WES曲线制造

    对WES幂曲线方程进行剖析。WES幂曲线方程的表达式为:CATIA参数化建模理念。x,y表明草图中曲线的横纵坐标,而曲线的形状有参数k,n和CATIA参数化建模理念来操控。在这里设置三个用户参数:“CATIA参数化建模理念堰面曲线定型水头”、“WES曲线系数:k”和“WES系数n”别离代表系数:k,n和CATIA参数化建模理念。今后经过修正这三个用户参数,来完结对WES曲线形状的操控。

    新建“k”、“n”、“CATIA参数化建模理念”和“参阅线长度”参数,在要制造WES曲线的平面上,制造一条水平参阅线,长度经过公式相关参数“参阅线长度”;用“fog”指令新建一个WES曲线规矩,规矩中修正如下公式,y=-1*(1/k)` *'Hd'**(1-n)*(参阅线长度` /1mm*x)**`n` ,如图12。

公式中有两点需求留意:在CATIA中要输入CATIA参数化建模理念,则要输成CATIA参数化建模理念;自变量x的类型有必要为实数,且CATIA中规矩x的规模是从0到1改动,所以要画WES曲线,有必要在x前面乘以一个系数,即参数“参阅线的长度”。

    fog规矩树立完结后,将CATIA作业界面切换到“形状的创成外形规划”中,选用“线框”东西栏中的“平行曲线界说”指令制造WES曲线,如图13,对话框中的“曲线”挑选“参阅直线”,支撑面挑选WES曲线地点平面,常量这一栏单击“规律曲线”按钮,弹出规律曲线界说对话框,挑选规律曲线类型为“高档”,规律曲线元素挑选新建的fog规矩,制造的WES曲线,如图14。溢流坝剖面的其它曲线可依照制造挡塘坝剖面曲线的办法逐个制造,对制造的溢流坝剖面草图进行“凸台”(办法见挡塘坝段),得到实体溢流坝段,如图15。

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图 12

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图 13                                       图 14

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图 15

2.5.模板规划

    在上文中根据重力坝的挡塘坝段和溢流坝段各自的特征参数树立了相关模型,并且能够经过更改特征参数完结图形的改换。当规划其它重力坝时,想要调用这两个图形,则需求用到模板规划。将这两个图形保存为模板,外部调用时,只需求在CATIA模板库中调用就行。下面介绍重力坝挡塘坝段的模板规划,溢流坝段的模板规划可参照挡塘坝段的模板规划。

    挡塘坝段的模板规划有三种途径能够做到,别离为“超级副本”、“用户特征”和“文档模板”。

①超级副本

    翻开上文树立的重力坝挡塘坝段的CATIA文件,将作业界面切换到“产品常识模板(PKT: Product Knowledge Template)”,详细操作是点击“开端”>“常识工程模块”>“Product Knowledge Template”。进入产品常识模板界面后,点击“创立超级副本”指令,会呈现一个对话框,对话框中有几个选项卡。“界说”选项卡中有“选定部件”和“部件输入”,两者是因果联系,部件输入为因,选定部件为果,选定部件是咱们要选中作为模板的元素,能够直接在树上选中,部件输入是制造模板图形的骨架元素,也便是基准元素,包含基准点、基准平面和基准直线。如图16,“参数”选项卡中显现了制造模板所用的一切尺度参数 ,在这里咱们能够将特征参数发布出去,作为可更改的参数 ,如图17。各选项卡设置完结后,点击承认,在树上便会添加一个超级副本。

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图 16                                   图 17

② 用户特征

    用户特征的运用办法与超级副本相同,如图18

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图 18

③ 文档模板

    点击“创立文档模板”指令,会弹出一个对话框,对话框的“文档”选项卡中默许选中当时的CATIA文件,如图19,“输入”选项卡也能够选中骨架元素,如图20,“已发布的参数”选项卡是能够挑选需求更改的特征参数,点击“修正列表”指令,会弹出一个对话框,选中左面“要发布的参数”,将它移到右边“已发布的参数”中,如图21。

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图 19

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图 20

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图 21

2.6.重力坝安装规划

    重力坝的各部件保存为模板后,在从前规划的骨架下逐个调用各个部件模板进行安装。本文以挡塘坝段和溢流坝段安装为例。

①骨架元素树立

    在CATIA中新建一个“Product”文件,在“安装规划”作业界面下,新建一个零件,并命名为“骨架元素”,在零件“骨架元素”中树立四个元素,即左(右)坝肩A(B)两点”、“衔接A、B两点的坝轴线和垂直于坝轴线”和“过A点的0+000.00桩地点的平面,将左(右)坝肩A(B)两点和过A点的0+000.00桩地点的平面(始0+000.00)发布出去,如图22。

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图 22

②挡塘坝段和溢流坝段安装

    坝段安装规划时需求调用上文中保存的部件模板,生成部件模板时有三种办法(超级副本、用户特征和文档模板),所以在调用模板时有相对应的三种办法。下面以超级副本的运用为例。

    在安装规划文件中,将CATIA作业界面设为常识工程中的“Product Knowledge Template”,单击“从文档实例化”指令,会弹出一个“挑选文件”对话框,在此咱们选中上文树立的挡塘坝段的模板,如图23,单击翻开按钮,可弹出“刺进目标”对话框。对话框中的“参阅”是指树立的“挡塘坝段”超级副本模板,“输入”是超级副本模板中的骨架元素,“选定”是与超级副本模板中骨架元素相对应的大坝骨架元素。“参数”是挡塘坝段的可修正的特征参数,如图24。选定骨架元素和更改参数后,单击“承认”按钮,即可得到大坝挡塘坝段。依照相同办法可生成大坝的其它坝段,如图25。

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图 23                                  图 24

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图 25

③ 超级副本、用户特征和文档模板三者的异同点

    超级副本: 能在一个product里的part里(product,part都能够双击选中)树立多个元素,能够并排也能够是子父级,且显现的是整个原零件,包含辅佐的平面和草图。选定部件(要仿制的模板)和输入部件(定位)之间存在因果联系,输入部件是选定部件的画图基准。要更改的参数是和其它参数在一同的。

    用户特征:能在一个product里的part里(product,part都能够双击选中)树立多个元素,能够并排也能够是子父级,且显现的仅仅效果,没有其它辅佐平面或草图。选定部件(要仿制的模板)和输入部件(定位)之间存在因果联系,输部件是选定部件的画图基准。要更改的参数是和其它参数在一同的。

    文档模板:只能在product(双击选中)环境下导入,导入的是独自零件,并排的,不能是子父级的,且显现的是整个原零件,包含辅佐的平面和草图。选定部件只能是整个零件,输入部件能够随意挑选。要更改的参数是和其它参数不在一同,能够经过参数选项卡来显现“用户参数”或许“重命名参数”。

2.7.二维图制造

    由CATIA三维图可生成多种二维视图,如:正视图、剖面图、剖视图、部分扩大图,现在以上文树立的三维体创立正视图和剖面图。

    翻开上文树立的三维体文件,进入界面(“开端”>“机械规划”>“”),在视图选项卡上单击“正视图”指令,窗口上会有一个“在3D几许图形上挑选参阅平面”的提示,如图26,此刻将作业界面切换到三维体界面,挑选正视图投影的面,即可生成正视图,如图27。剖面图是根据正视图创立的,在视图选项卡上单击“偏移截面切割”指令,在需求剖切的正视图上画一条剖视野,如图28,双击左键能够完毕剖视野的制造。单击图纸即可生成剖面图,如图29。

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图 26

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图 27                                 图 28

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图 29

3.拱坝参数化建模

    拱坝首要分为双曲拱坝和重力拱坝,以双曲拱坝为例,其首要结构为:根本拱圈体形、闸墩、表孔、中孔、底孔、廊道及其他细部结构。下面详细介绍拱坝根本体形的参数化建模。

3.1.拱圈方程

    根本体型首要以拱圈曲线规划为主,常用的拱圈曲线首要为抛物线方程曲线、对数螺旋线方程曲线等。在CATIA中经过方程曲线树立坝体操控高程得拱圈曲线,再利用多截面拟合的办法生成拱坝根本体形实体完结根本体形规划。

    以抛物线拱圈方程为例,根本体形如图30。

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图 30

抛物线方程如下:

左岸:                                                         右岸:

上游面:                                                     上游面:

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下流面:                                                     下流面:

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式中: Rdi和Rui别离表明下流坝面和上游坝面的拱端曲率半径;

Odi和Oui别离表明下流坝面和上游坝面的拱端曲率中心坐标;

脚标中l和r别离表明左半拱和右半拱。

3.2.新建拱坝根本体型特征参数。

    特征参数首要包含拱圈平面的高程Z、 Ruli、Ouli、Ruri、Ouri、Rdli、Odli、Rdri、Odri、Xuri(上游坝面右拱圈的水平长度)、Xdri、Xuli、Xdli,拱圈行操控参数h。在这里咱们新建顶层拱圈的相关特征参数,如图31

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图 31

    因为拱坝每层拱圈大致相同,可界说为一个系列产品,而零件规划表是创立系列产品系列的最好办法,能够用来操控系列产品的尺度值和特征的激活状态,表格中的单元格一般选用标准办法,用户能够随时进行修正。上文树立的一组参数仅仅顶层拱圈的特征参数,在此能够创立一个EXCEL规划表记载每层拱圈的特征参数。

    创立EXCEL规划表:单击“常识工程”东西栏上的“规划表指令”,会弹出一个“创立规划表”的对话框,挑选“运用当时的参数值创立规划表”,如图32,单击“承认”按钮,会弹出一个“挑选要刺进的参数”对话框,将左面要刺进的参数转移到已刺进的参数中,如图33,点击承认,会弹出“规划表特点”会话框,如图34,装备“选项卡”中有顶层拱圈新建的特征参数,单击“修正表”,会生成一个EXCEL表,表中输入各层拱圈的特征参数,如图35,保存EXCEL表,在“联系”树上会多一个方才新建的EXCEL规划表,双击“规划表”能够看到规划表中的内容,如图36。

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图 32

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图 33

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图 34

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图 35

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图 36

3.3.制造拱圈抛物线:

    抛物线制造办法与重力坝WES曲线制造办法相同,首要新建相应的fog曲线,如图37,其间x、y的联系式为各抛物线方程,新建参阅线,再将CATIA作业界面切换到“形状的创成外形规划”中,选用“线框”东西栏中的“平行曲线界说”指令制造抛物线曲线,如图38,用相同的办法别离制造其它三条抛物线曲线,终究生成一个全体拱圈,如图39。点开“联系”树中的“规划表”选项,会有一个装备参数,选中单击右键修正公式,令“装备”=参数h,如图40,装备的作用是显现不同高程的拱圈,例如,将660m高程的拱圈定为第1个拱圈,顺次界说其它拱圈,此刻更改装备的数值能够显现相应的拱圈,而不需求重复画其它高程的拱圈。

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图 37

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图 38                                     图 39

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图 40

3.4.拱圈模板规划

    在重力坝模板规划中叙述了三种办法(超级副本、用户特征和文档模板)保存模板,在此用“用户特征”指令创立拱圈模板。

    单击“创立用户特征”指令,弹出“界说用户特征”对话框,在“界说”选项卡下的选定部件中选中拱圈一切元素,部件输入中主动为XY平面(画拱圈时以XY平面为基准),如图41,在“参数”选项卡中将参数h发布,如图42,终究单击承认即可生成单个拱圈模板。

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图 41

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图 42

3.5.树立拱坝根本体型

    新建一个CATIA文件,单击“从文档实例化”指令,挑选上文中保存的单个拱圈模板,选中之后会弹出“刺进目标”对话框,在“选定”项中选中与“输入”项中相对应的xy平面,在“参数”项中输入参数h(h的规模是从1到大坝典型拱圈数)的值,如图43,相同的办法顺次改动参数h的值,终究生成拱坝的一切拱圈,如图44,单击“多截面实体”指令,弹出“多截面实体界说”对话框,顺次选中一切的拱圈曲线,在“耦合”选项中,将“截面耦合”设为极点,如图45,单击承认即可生成拱坝根本体型,如图46。

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图 43

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图 44

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图 45

CATIA参数化建模理念

图 46


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